發(fā)布時間：2017-09-26 02:32

  本文關(guān)鍵詞：功能化納米纖維素對染料和離子液體的吸附性能研究

  更多相關(guān)文章： 功能化納米纖維素 吸附 陽離子染料 離子液體 解吸

【摘要】：納米纖維素(CNCs)具有高的比表面積,高反應(yīng)活性,表面豐富的羥基結(jié)構(gòu)及高親水性等特點,可作為一種有潛力的新型吸附劑基體材料,用于水體中污染物的高效去除。本課題以三種不同的方法改性納米纖維素,制備了四種具有不同結(jié)構(gòu)、形貌及功能特點的納米纖維素基吸附劑,并系統(tǒng)的研究了功能化納米纖維素對水體中染料和離子液體的去除能力及吸附機(jī)制。具體工作如下:(1)羧基化納米纖維素去除水體中的陽離子染料。實驗中以纖維素為原料,用硫酸水解的方法制備了一維棒狀的CNCs,用馬來酸酐對CNCs進(jìn)行改性,在CNCs表面引入較大極性的羧基官能團(tuán),得到吸附劑CNM。隨后,分別考察了纖維素,CNCs及CNM對陽離子染料亞甲基藍(lán),結(jié)晶紫,孔雀石綠及堿性品紅的去除效果。結(jié)果表明,吸附劑CNM對四種陽離子染料的去除效果相比較纖維素與CNCs均有大幅提高。此外,我們進(jìn)一步詳細(xì)探究了吸附劑CNM對結(jié)晶紫的吸附性能,包括實驗條件如吸附時間、溶液pH、吸附溫度及溶液初始濃度對吸附的影響及吸附機(jī)制。吸附劑CNM對結(jié)晶紫吸附為自發(fā)的吸熱過程,符合準(zhǔn)二級動力學(xué)和Langmuir吸附等溫線模型,對結(jié)晶紫的最大吸附量可以達(dá)到244 mg g-1。吸附/解吸循環(huán)實驗結(jié)果表明,吸附劑CNM可被有效的再生和循環(huán)利用。(2)針對水體中新興污染物-離子液體,我們以農(nóng)業(yè)固體廢棄物-玉米芯為原料,制備CNCs,用甲基丙烯酸縮水甘油酯改性后,分別接枝具有多羧基結(jié)構(gòu)的二乙烯三乙胺五乙酸和帶有豐富含氧官能團(tuán)且有苯環(huán)結(jié)構(gòu)的磺基水楊酸,合成兩種功能化納米纖維素吸附劑CNGD和CNGS。隨后詳細(xì)的考察了兩種功能化納米纖維素對離子液體[Bmim]Cl的吸附性能。CNGD和CNGS對離子液體[Bmim]Cl均表現(xiàn)出了良好的吸附效果,相同條件下吸附量是活性炭的將近兩倍,最大吸附量分別為0.474 mmol g-1和0.499 mmol g-1。兩種吸附劑對[Bmim]Cl的吸附均符合準(zhǔn)二級動力學(xué)和Langmuir吸附等溫線模型。吸附劑CNGD對[Bmim]Cl去除的主要作用力為靜電引力;CNGS除了靜電引力外,吸附劑上的苯環(huán)與[Bmim]Cl陽離子的咪唑環(huán)之間的π-π作用力也起到了關(guān)鍵的作用。以乙醇作為洗脫劑,功能化納米纖維素可以有效地再生。(3)氧化石墨烯/納米纖維素復(fù)合納米材料對水體中離子液體的吸附研究。我們制備了一維的棒狀CNCs和二維的片層的氧化石墨烯(GO)的復(fù)合納米材料(GCs),對GCs進(jìn)行了表征并考察了對水體中離子液體[Bmim]Cl的吸附性能。吸附劑GCs表面有豐富的含氧官能團(tuán)且具有明顯的三維多孔形貌特點。實驗對比了不同GO質(zhì)量分?jǐn)?shù)的GCs(10%-50%)對[Bmim]Cl去除效果,結(jié)果表明,在GO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%時去除能力最大,遠(yuǎn)高于CNCs或GO對[Bmim]Cl的吸附量。隨后,詳細(xì)考察了實驗條件對GCs(GO含量為30%)吸附離子液體[Bmim]Cl的影響,并對多種吸附動力學(xué),吸附等溫線模型進(jìn)行擬合,探究了 GCs對離子液體[Bmim]Cl吸附機(jī)理。結(jié)果表明,吸附過程符合準(zhǔn)二級動力學(xué)和Langmuir吸附等溫線模型,最大吸附量可以達(dá)到0.455 mmol g-1,吸附劑GCs表面豐富的官能團(tuán)及多孔結(jié)構(gòu)可能是吸附過程中的關(guān)鍵因素。
【關(guān)鍵詞】：功能化納米纖維素 吸附 陽離子染料 離子液體 解吸
【學(xué)位授予單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X791;X52;O647.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-28
• 1 水污染現(xiàn)狀12-13
• 2 納米纖維素的研究與應(yīng)用13-22
• 2.1 納米纖維素的發(fā)現(xiàn)14
• 2.2 納米纖維素的制備方法的研究現(xiàn)狀14-18
• 2.3 納米纖維素的性能特點及應(yīng)用18
• 2.4 納米纖維素的功能化修飾18-22
• 3 本課題的研究依據(jù)與研究內(nèi)容22-24
• 參考文獻(xiàn)24-28
• 第二章 羧基化納米纖維素對陽離子染料的吸附性能研究28-50
• 1 引言28-29
• 2 實驗部分29-32
• 2.1 實驗試劑與儀器29
• 2.2 CNCs制備29
• 2.3 吸附劑CNM合成29-30
• 2.4 吸附劑CNM表征30
• 2.5 CNM中羧基含量測定30-31
• 2.6 吸附實驗31-32
• 2.7 解吸和再循環(huán)32
• 3 結(jié)果與討論32-45
• 3.1 形貌分析32-33
• 3.2 紅外光譜分析33
• 3.3 X射線衍射分析33-34
• 3.4 熱重分析34-35
• 3.5 羧基含量測定結(jié)果35
• 3.6 纖維素,CNCs及CNM對多種陽離子染料的吸附35-36
• 3.7 初始pH對吸附的影響36-37
• 3.8 時間對吸附的影響及吸附動力學(xué)考察37-40
• 3.9 溫度對吸附的影響及吸附熱力學(xué)考察40-41
• 3.10 濃度對吸附的影響及吸附等溫線考察41-44
• 3.11 解吸及再循環(huán)44-45
• 4 總結(jié)45-46
• 參考文獻(xiàn)46-50
• 第三章 功能化納米纖維素去除水體中的離子液體50-74
• 1 引言50-51
• 2 實驗部分51-54
• 2.1 實驗試劑與儀器51
• 2.2 玉米芯納米纖維素的制備51-52
• 2.3 吸附劑CNGD和CNGS的制備52-53
• 2.4 吸附劑的表征53
• 2.5 官能團(tuán)含量測定53
• 2.6 吸附試驗53-54
• 3 結(jié)果與討論54-68
• 3.1 紅外光譜分析54-55
• 3.2 X射線衍射分析55-56
• 3.3 形貌分析56-58
• 3.4 含氧官能團(tuán)含量測定結(jié)果58
• 3.5 初始pH對吸附的影響58-59
• 3.6 時間對吸附的影響及吸附動力學(xué)考察59-64
• 3.7 初始濃度對吸附的影響及吸附等溫線考察64-66
• 3.8 與商業(yè)活性炭的吸附對比66
• 3.9 解吸和再循環(huán)66-68
• 4 總結(jié)68-69
• 參考文獻(xiàn)69-74
• 第四章 氧化石墨烯/納米纖維素復(fù)合納米材料去除水體中的離子液體74-92
• 1 引言74-75
• 2 實驗部分75-78
• 2.1 實驗試劑及儀器75-76
• 2.2 玉米芯納米纖維素制備76
• 2.3 GO制備76
• 2.4 吸附劑GCs制備76
• 2.5 吸附劑GCs的表征76-77
• 2.6 吸附試驗77-78
• 3 結(jié)果與討論78-87
• 3.1 紅外光譜分析78
• 3.2 X射線衍射分析78-79
• 3.3 原子力顯微鏡形貌分析79-80
• 3.4 掃描電鏡形貌分析80-81
• 3.5 不同GO/CNCs比例的GCs對[Bmim]Cl的吸附對比81-82
• 3.6 初始pH對吸附的影響82-83
• 3.7 時間對吸附的影響及吸附動力學(xué)考察83-86
• 3.8 吸附等溫線考察86-87
• 4 總結(jié)87-89
• 參考文獻(xiàn)89-92
• 第五章 結(jié)論和展望92-94
• 研究生期間發(fā)表的論文94-95
• 研究生期間參與的項目95-96
• 致謝96

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 白春禮;;納米科技及其發(fā)展前景[J];群言;2001年04期

2 白春禮;納米科技及其發(fā)展前景[J];安徽科技;2002年03期

3 白春禮;納米科技及其發(fā)展前景[J];微納電子技術(shù);2002年01期

4 黃彪;納米科技前景燦爛,應(yīng)用開發(fā)任重道遠(yuǎn)[J];中國粉體技術(shù);2002年01期

5 一東;;納米產(chǎn)業(yè)化成了企業(yè)泥潭[J];新經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊;2003年Z2期

6 宋允萍;納米科技[J];中學(xué)文科;2001年01期

7 李斌,沈路濤;納米科技[J];焊接學(xué)報;2000年04期

8 齊東月;納米 又一場新技術(shù)革命來臨了[J];民族團(tuán)結(jié);2000年10期

9 徐濱士,歐忠文,馬世寧;納米表面工程基本問題及其進(jìn)展[J];中國表面工程;2001年03期

10 白春禮;納米科技及其發(fā)展前景[J];計算機(jī)自動測量與控制;2001年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳天虎;謝巧勤;;納米礦物學(xué)[A];中國礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會第13屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2011年

2 馬燕合;李克健;吳述堯;;加快建設(shè)我國納米科技創(chuàng)新體系[A];納米材料和技術(shù)應(yīng)用進(jìn)展——全國第二屆納米材料和技術(shù)應(yīng)用會議論文集（上卷）[C];2001年

3 李正孝;煍巖;;漫娗納米技圫和納米材料的a捎煤蛌|展[A];第二屆功能性紡織品及納米技術(shù)應(yīng)用研討會論文集[C];2002年

4 伊陽;陶鑫;;納米CaCO_3在塑料改性中的應(yīng)用研究[A];PPTS2005塑料加工技術(shù)高峰論壇論文集[C];2005年

5 洪廣言;;稀土產(chǎn)業(yè)與納米科技[A];第九屆中國稀土企業(yè)家聯(lián)誼會會議論文集[C];2002年

6 惠飛;王棟民;;納米水泥混凝土的研究進(jìn)展[A];2008年中國水泥技術(shù)年會暨第十屆全國水泥技術(shù)交流大會論文集[C];2008年

7 秦伯雄;陳峰;馬卓然;;高壓流體納米磨及其應(yīng)用[A];納米材料和技術(shù)應(yīng)用進(jìn)展——全國第三屆納米材料和技術(shù)應(yīng)用會議論文集（上卷）[C];2003年

8 王樹林;李生娟;童正明;李來強(qiáng);;振動納米學(xué)進(jìn)展[A];第七屆全國顆粒制備與處理學(xué)術(shù)暨應(yīng)用研討會論文集[C];2004年

9 洪廣言;賈積曉;于德才;孫鎖良;李天民;王振華;;納米級氧化鐿的制備與表征[A];中國稀土學(xué)會第四屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2000年

10 洪茂椿;;納米催化在化石資源高效轉(zhuǎn)化中的應(yīng)用研究[A];中國化學(xué)會2008年中西部地區(qū)無機(jī)化學(xué)、化工學(xué)術(shù)交流會會議論文集[C];2008年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張立德（中國科學(xué)院固體物理研究所）;納米專家話納米[N];中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報;2002年

2 本報記者 趙曉展;納米科技，，產(chǎn)業(yè)化序幕剛剛拉開[N];工人日報;2002年

3 宗合 曉麗;納米科技成果產(chǎn)業(yè)化將帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益[N];消費(fèi)日報;2004年

4 朱文龍;產(chǎn)學(xué)研聯(lián)手助推納米產(chǎn)業(yè)[N];文匯報;2006年

5 ;神奇的納米科技[N];中國有色金屬報;2006年

6 本報記者 李贄;納米還沒走出實驗室[N];大眾科技報;2001年

7 馮 薇;納米護(hù)膚品沒那么神[N];大眾科技報;2005年

8 本報記者 彤云;打造納米產(chǎn)業(yè)鏈條[N];中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報;2001年

9 張芳;納米護(hù)膚品其實沒那么神[N];科技日報;2005年

10 趙展慧 張之豪;納米世界有多神奇？[N];人民日報;2013年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 樊莉鑫;納米電極體系界面結(jié)構(gòu)及過程的理論與數(shù)值模擬研究[D];武漢大學(xué);2014年

2 馮曉勇;高速重?fù)魲l件下高錳鋼表面納米晶的制備及組織性能研究[D];燕山大學(xué);2015年

3 黃權(quán);B-C-N體系中新型超硬材料制備與性能研究[D];燕山大學(xué);2015年

4 王東新;納米鉆石靶向載藥體系的制備及其與細(xì)胞相互作用的研究[D];山西大學(xué);2014年

5 張俊麗;低維磁性納米結(jié)構(gòu)的可控合成、微觀表征及應(yīng)用研究[D];蘭州大學(xué);2015年

6 于佳鑫;兩種新型光學(xué)材料在顯微生物成像與光譜檢測中的應(yīng)用探索[D];浙江大學(xué);2015年

7 李志明;塊體納米晶鈦的制備及組織演變與力學(xué)行為[D];上海交通大學(xué);2014年

8 楊樹瑚;缺陷對幾種過渡族金屬氧化物磁性的影響[D];南京大學(xué);2012年

9 劉春靜;鋰離子電池錫基納米負(fù)極材料制備及儲鋰性能[D];大連理工大學(xué);2015年

10 謝偉麗;SiC納米線三維結(jié)構(gòu)的制備與生物相容性[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 林詮彬;中藥納米化對中醫(yī)藥的影響[D];廣州中醫(yī)藥大學(xué);2010年

2 毛彩霞;納米二氧化錳的安全性評價[D];華中師范大學(xué);2008年

3 鄧世琪;PbTi0_3及LiTi0_2納米結(jié)構(gòu)的水熱合成及其光致發(fā)光和光催化性能研究[D];浙江大學(xué);2015年

4 葛巖;YAG：Ce~(3+)納米晶的制備及其發(fā)光性能的研究[D];上海師范大學(xué);2015年

5 潘偉源;水熱法合成的過渡金屬化合物摻雜對Li-Mg-B-H儲氫體系的改性研究[D];浙江大學(xué);2015年

6 豆貝貝;納米水泥熟料礦物的合成與性能研究[D];河北聯(lián)合大學(xué);2014年

7 郭步超;高氮奧氏體不銹鋼機(jī)械納米化表面層及其熱穩(wěn)定性研究[D];長春工業(yè)大學(xué);2015年

8 王艷艷;納米化/滲氮/滲硫?qū)优c潤滑油添加劑的摩擦化學(xué)效應(yīng)研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2015年

9 周文敏;Cr_2WO_6、Ag_2CrO_4微/納米晶的制備及性能研究[D];陜西科技大學(xué);2015年

10 龔成章;納米鋁結(jié)構(gòu)性質(zhì)及Al/RNO_2界面作用的理論研究[D];南京理工大學(xué);2015年

本文編號：921009